1、生物质能
能源是经济和社会发展的重要物质基础,对社会可持续发展起着举足轻重的作用,其供求日益趋紧,化石能源消耗迅速,生态环境不断恶化,我国面临着经济增长和环境保护的双重压力。目前国内外对储量丰富、可再生性强、有利于改善环境的生物质资源的开发利用给予了极大的重视。
生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源。有代表性的生物质如农林业废弃物、林场枝桠材、木材加工厂废弃物。生物质能作为新能源的重要组成部分,近年来,我国生物质能开发利用已初具规模,拥有一批成熟的开发基地和研究设施。一些常见的生物质原料见下图
图1. 一些生物质原料
几种生物质原料工业分析数据见表1。
表1. 常见生物质原料的工业分析
2、生物质气化供热
生物质气化技术简单地说,就是将各种低热值固体生物质能源资源通过气化转换为燃气(包含氮气,氢气,甲烷,一氧化碳,二氧化碳的混合气体),再提供热能的技术。
3、公司的生物质气化供热特点
采用生物质气化多联产热燃气供热,完全解决了焦油和木醋液的产生,避免了对环境的二次污染,降低了设备、配套设施和维护成本。同时也充分利用了热燃气的显热,使燃气的热值得到提高。生物质热燃气替代燃煤、燃油和燃气锅炉供热,提高了能源利用效率,改善环境质量。
三、下吸式气化炉制气原理:
生物质热解气化是指将燃料转化为可燃性气体的热化学过程。在这个过程中水蒸气、游离氧或结合氧与燃料中的碳进行热化学反应,生成可燃气体。 生物质气化过程比较复杂,气化反应条件也各不相同但所有气化反应的过程基本都包括生物质的干燥、热解、氧化和还原反应过程。
1)干燥层
气化炉上层为干燥区,从上面加入的物料直接进入到干燥区,物料在这里同下面三个反应区生成的热气体产物进行换热,使原料中的水分蒸发出去,该层温度为 200~300℃。干燥层的产物为干物料和水蒸气,水蒸气随着下面的三个反应区的产热排出气化炉,而干物料则落入热解区。
2)热解层
生物干物料向下运行进入热解层,同时将生物质加热,当生物质受热后发生热解反应。通过热解反应生物质中大部分的挥发分从固体中分离出去,在500~600℃时基本完成,剩下木炭。热解区的主要产物为炭、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其他烃类物质等。
3)还原层
在还原区已没有氧气存在,在氧化反应中生成的二氧化碳在这里同炭及水蒸气发生还原反应,生成一氧化碳(CO)和氢气(H2)。由于还原反应是吸热反应,还原区的温度也相应降低,约为600~800℃。还原区的主要产物为一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)。
4)氧化层
热解的剩余木炭与空气发生剧烈反应,释放大量热量。由于是限氧燃烧,氧气的供给是不充分的,因而不完全燃烧反应同时发生,生成一氧化碳,同时也放热量。在氧化区,温度可达1000℃,反应方程式为:
C+O2=CO2+△H △H=408.8千焦
在氧化区进行的均为燃烧反应,并放出热量,也正是这部分反应热为还原区的还原反应、物料的裂解和干燥,提供了热源。
气化实际上总是兼有燃料的干燥裂解过程。在实际的操作过程中,上述四个区域没有明确的边界,是相互渗透和交错的。所以在气化炉出口,产出气体成分主要为一氧化碳(CO),二氧化碳(CO2)、氢气(H2)、甲烷(CH4)及少量共他烃类,还有水蒸气及少量灰分
四、工艺流程
生物质原料通过螺旋加料机加入气化炉,而气化所需要的空气通过鼓风机从气化炉底部的配风装置进入气化炉内,生物质原料在缺氧状态下燃烧生成可燃气体和焦油,部分焦油在高温下发生二次裂解为不凝性可燃气体。热分解析出的焦碳与燃烧产生的水蒸汽和二氧化碳进行还原反应,产生氢气、一氧化碳等可燃气体,在气体上升过程中,继续进行还原和热解反应。气态焦油、气体连同灰渣颗粒、焦碳从气化炉上部流出,进入随后的燃气净化分离装置旋风除尘器,进入旋风除尘器绝大部分灰渣通过旋风除尘器从燃气中分离出来。灰渣通过除灰装置、灰输送装置输送到合适的地点。旋风除尘器分离出来的燃气进入燃气加压装置,被压送到锅炉燃烧机完全燃烧。
由于燃气温度保持在焦油的凝点之上,自始至终焦油处于气态,加之采用热空气配风,避免了焦油的二次污染。
五、气化炉结构:
1、加料机
该加料采用皮带输送机上料。加料时将合格的木块或木片等原料投放至输送机皮带上,生物质原料经皮带作用输送至炉顶,而后通过加料口进入炉内。
2、炉主体
炉主体由炉盖、水夹套、炉篦、底盘装置等部件所组成。
炉盖由钢板焊接而成。内环板材料选用20g,外环板材料选用Q235,按照压力容器有关规范焊接制作,能保证气化站足够安全。水夹套循环水箱相连,上下形成自然循环系统,起到降温防止炉体高温,保护炉体的作用。
底盘装置包括炉箅与传动系统。炉篦固定在上部支撑滑道,我公司所配装的炉篦是经多年研究设计而成,可确保炉底布风均匀;当转动系统启动时炉篦同时转动,碳落到炉体底部,通过绞龙排出炉体。
3、出碳装置
碳的排出采用螺旋输送出灰,能有效防止漏气。